土木工程材料复习资料273

K=1p土木工程材料复习资料指材料在自然状态下单位体积的质量。=m=0V0指粉状或散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质m0V0材料内部孔隙的体积占其总体积的百分率。p开口孔隙率对吸水、透声、吸声有利，对材料的强度、抗渗性、抗冻性和耐久性不利。闭口孔隙可以降低材料的表观密度和导热系数，使材料具有轻质绝热的性能，并可以提高耐久性。pP=10p0材料与水接触时，能被水润湿的性质称为亲水性。不能被水润湿的性质称为憎水性。用接触角9区分。当990。时为亲水材料，反之为材料与水接触时吸收水分的性质为吸水性。吸水性mm吸水率的大小主要取决于其孔隙特征。材料吸水会导致材料的强度降低，表观密度和导热性增大，体含水率是材料所含水的质量占材料干燥质量的百分材料在饱和水的长期作用下维持不破坏而且强度也不明显降低的性质称为耐水性。性用软化系数来表示：fRf0材料的抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性用渗透系数或抗渗等级来表示。渗透系数越小，抗渗性越好。憎水性有密切关系。材料的抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质，用抗冻等级来表示。导热性是指材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力，用导热系数来表示。导热系数小的材料，导热性差、绝热性好。影响导热系数大小的因素有物质构成、微观结构、孔隙率与孔隙特征、温度、湿度与热流方向等(①是闭口孔隙率越大，导热系数越小。材料在荷载作用下抵抗破坏的能力成为强度。材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水分的材料比干燥时强度低，温度高时一般来说强度会分为微观结构、细观结构和宏观结构。微观结构可分为晶体、玻璃体和胶体。晶体具有特定的几何外形和固定的熔点及化学稳定玻璃体的结构特征为质点在空间上呈非周期性排胶体分为溶胶、溶凝胶和凝胶。气硬性凝胶材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度。水硬性凝胶材料不仅能在空：作为凝胶材料的石灰即为生石灰，主要成分是氧化钙(CaO)。氢氧化钙称为熟石灰、消石灰。石灰石经过煅烧，其主要成分碳酸钙分解成为氧化不足，则碳酸钙不能完全分解，生成欠火石灰，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率；若煅灰，影响工程质量。生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。石灰熟化时放出大量的热，其体积膨欠火石灰的危害用筛网剔除。为了防止过火石灰体积膨胀引起的隆起和开裂，石灰浆应在储灰坑中存应保持一层水分，与空气隔绝，以免碳化。①良好的保水性②凝结硬化慢、强度低③耐水性差④体积收缩大建筑石膏：石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性凝胶材料。生产石膏的主要原料是天然二水石膏(CaSO·2HO)。42在建筑工程中使用的石膏是天然二水石膏经加工而成的半水石膏，亦称熟石膏。型半水石膏称为建筑石膏。a型半水石膏称为高①凝结时间短②微膨胀性③孔隙率大，因此质轻，隔热、吸声性好，但是④耐水性差⑤抗火性好⑥塑性变形大建筑石膏适合作装饰材料的原因：①具有微膨胀性，不会产生裂缝，形体饱满，光滑细腻，颜色洁白②内部多孔结构，保温隔热性能好，吸声性能好③防火性能好④可以调节室内温度水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸，并逐渐干燥而硬化。硬化过程很慢，故常将其加热或加入氟硅酸钠作用促硬剂。化硅和氧化钠的分子比n称为水玻璃的模数)提高而提高。镁氧水泥：是气硬性凝胶材料，主要成分氧化镁(MgO)。应，能由可塑性浆体变成坚硬石状物，既能在空气中、又能在水中硬化，保持并增长强度的水硬性胶硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0~5%混合材、适量石膏磨细制在生产水泥时，需加入水泥质量3%左右的石膏，其32铝酸三钙(CA)、铁铝酸四钙(CAF)。34各种熟料矿物单独水化的特性：凝结硬化速度3快多高2慢少早低后高3低4中低通过调整熟料中各矿物组成的比例，水泥的性质将32AF。t硅酸盐水泥的凝结、硬化：硬化后的水泥石(hcp)由水泥水化产物、未水化完水化产物主要有凝胶和晶体两类物质，胶体为主，凝结能力，其水硬性与胶结力决定水泥的水硬性和强度，是水泥水化物中的关键成分。水泥石中孔隙通常包含毛细孔、气孔和凝胶孔。水泥的水化、凝结、硬化与熟料的矿物组成、水泥细读、拌合水量(水灰比)、温度、湿度、养护时间水泥的体积安定性是反映水泥加水硬化后体积变化体积安定性不良是指，水泥硬化后，产生不均匀的体积变化，会使构件产生膨胀开裂。体积安定性不良的主要原因是熟料中含有过量的游离氧化钙、游离氧化镁或石膏。游离氧化钙引起的安定性不良可用沸煮法检验，游离氧化镁用压蒸法，石膏需要长期在常温水中才能提高产量、节约水泥熟料、降低成本。胶水化热稍小，抗冻性与耐磨性也稍差。大体积混凝土工程不宜选用这两种水泥，因为水化三种水泥与硅酸盐水泥、普通水泥相比的共同特点：①凝结硬化慢，早期强度低(不适用于快硬早强混凝工阶段易受冻或者施工进度快的工程)三种水泥各自的特点：矿渣水泥——耐热性好，抗渗性差，保水性差。火山灰水泥——抗渗性好，保水性好，干燥收缩显粉煤灰水泥——干缩小，抗裂性好，流动性好。细制成的水硬性凝胶材料。注意事项：①不宜在炎热条件下施工，不宜蒸汽养护②禁止与硅酸盐水泥或石灰混用③不能用于与碱性溶液相接触的工程有一定强度的人造石。在硬化后，水泥浆则起胶结和填充作用。混凝土的优点：①易塑性②经济性③安全性④耐火性⑤多用性⑥耐久性①抗拉强度低②延展性不高③自重大、比强度低④体积不稳定性新拌混凝土要具有和易性、工作性耐久性骨料的级配，是指骨料中不同粒径颗粒的搭配分布砂的颗粒级配，即表示砂大小颗粒的搭配情况。砂的粗细程度，是指不同粒径的沙粒混合在一起后的总体粗细程度。粗砂的比表面积小，所需的水泥砂的颗粒级配和粗细程度是用筛分法来测定的。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细度模数越大，表示砂越粗。碎石流动性差，和易性差，但是界面粘结好。卵石流动性好，和易性好，但是界面粘结差。理想的颗粒形状是球体或者立方体，不良颗粒外形减水剂可以减少拌和用水量和增强作用。引气剂可以改善混凝土拌和物的和易性(提高流动土的弹性模量，提高抗裂性。土不发生分层、离析、泌水等现象，并获得质量均包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。影响和易性的因素：改善和易性的措施：良好的砂石骨料；选择合理的砂率；掺入减水剂；采用强制式搅拌技术。混凝土受压破坏的本质，是混凝土在受纵向压力荷到混凝土的极限拉应变时，混凝土发生破坏。这是一种在纵向压力荷载作用下的横向拉伸破坏。III阶段，界面裂纹扩展的同时，还发生砂浆裂纹逐渐互相连通、贯穿，混凝土破坏。混凝土立方体抗压强度标准值，是指对于某一指定的混凝土，在其混凝土立方体抗压强度值的总体分布中的某一特定抗压强度值，即总体分布中强度不低于该特定抗压强度值的保证率为95%。以f表cu,k混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压强度标准值f=af[(C/W)一a]cuaceb其中f取水泥强度实测值，如没有则取f=1.13fe水泥石的强度、水灰比、骨料级配、搅拌与振捣效水灰比偏大；骨料强度低或级配不好；水泥胶砂强度偏低；养护温度低或湿度不够；测定强度时未按标准操作(加载速度慢或试件偏心)。采用高强度的水泥；降低水灰比；采用机械搅拌和振捣；采用级配良好表面干净的砂石骨料；掺入早影响混凝土强度试验测试结果的因素：①尺寸效应，试件尺寸越小，其内部先天缺陷的尺寸相应的也越小，强度测得越高。约伸受到约束，强度会测得更大。③加载速度，加载速度越大，混凝土的裂纹扩展来不及充分进行，测得的强度偏高。混凝土的非荷载变形：形，碳化收缩等。温度变形对大体积混凝土和纵长结构混凝土会产生影响混凝土收缩的主要因素：水泥用量和品种；骨料用量和质量；水灰比；外加徐变：混凝土承受持续一定的荷载时，保持荷载不变，随时间的延长而增加的变形，称为徐变。力和收缩应力，减弱混凝土的开裂现象；而对预应混凝土的抗渗性：混凝土材料抵抗压力水渗透的能力成为抗渗性，它是决定混凝土耐久性最基本的因素。影响混凝土抗渗性的根本因素是孔隙率和孔隙特所以提高混凝土抗渗性的主要措施是降低水灰比、和优质粉煤灰掺和料等。掺用引气剂会使微小气泡切断许多毛细孔的通道，但是会降低混凝土强度。混凝土的抗冻性：混凝土在吸水饱和状态下经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力成为抗冻性。水压力作用在水泥石壁上，当水泥石壁上的拉应力超过抗拉强度时产生损伤和裂缝，反复冻融循环作 (=i=1 (=i=1P00xnf2-nf2用后，损伤积累导致体系结构破坏，强度下降，质混凝土的密实度、孔隙构造和数量及孔隙的充水程度是决定抗冻性的重要因素。密实的混凝土和具有封闭孔隙的混凝土抗冻性较高。提高抗冻性的措施有降低混凝土水灰比，降低孔隙率；掺加引气剂；提高混凝土强度。碳化是空气中的二氧化碳和水泥石中的水化产物 (即水泥内部CS和CS水化生成的氢氧化钙)在有23水条件下发生化学反应，生成碳酸钙和水。混凝土碳化的影响是丧失钢筋-混凝土的界面粘结；钢筋体积膨胀导致混凝土开裂。影响碳化的因素有环境湿度；二氧化碳浓度；水泥品种和掺和料用量；混凝土的密实度。碳酸盐发生化学反应生成碱-硅酸盐凝胶或碱-碳酸盐凝胶，沉积在骨料与水泥胶体的界面上，吸水后体积膨胀三倍以上导致混凝土开裂破坏。反应的三个必要条件是：混凝土中必须含有相当数量的碱；混凝土骨料中必须有一定数量能与碱反应不采用具有碱活性的砂石骨料；掺入矿物掺和料抑制碱集料反应；混凝土表面进行防水处理，阻挡水性的措施：①选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥②严格控制水灰比和水泥用量级配④掺加引气剂提高抗冻性⑤掺入减水剂降低水灰比⑥掺入矿物掺合料，提高密实性⑦加强混凝土质量的生产控制f=1xnfcuncu,ii=1f=f+t(cuocu,k配合比设计：cu,oabb,bg0s0(|mc0+mg0+ms0+mw0=2400再通过方程组〈|lbs=可以解出粗最后施工配合比要记得砂石要考虑含有水分的影响进行修正。砂浆强度公式分为不吸水基层和吸水基层。吸水基层的强度决定于水泥强度和水灰比。不吸水基层的强度主要决定于水泥强度和水泥用量。按照脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢，应力做为屈服点，用表s示，而对于硬钢，在外力作用下没有明显的屈服台阶，通常以%残余变形时对应的应力作为屈服强度，屈服点和抗拉强度的比值称为屈强比，是反映钢材安全可靠程度和利用率大小的重要指标。屈强比越小，说明材料的安全度越高，不易发生脆性断裂和局部超载引起的破坏。屈强比越大，表明钢材的强度利用率偏低，不够经济。是指钢材抵抗冲击荷载的能力。某些钢材在温度降低到一定程度时，钢材会呈脆性冷加工性能及时效处理：将经过冷拉的钢筋，于常温下存放15~20d，或加热